Drömmen om teleportering på väg bli sann

2001-10-09 13:00  
Nu har drömmen om teleportering blivit verklighet. Likt kapten Kirk i Star Trek är det nu möjligt att försvinna från en plats för att samtidigt dyka upp på ett helt annat ställe. Bilar, tåg och flygplan är onödiga när vi nu kan "stråla" oss varthelst vi önskar.

Naturligtvis gäller detta bara i teorin. I verkligheten behöver vi fortfarande SJ och SAS för att komma längre än fötterna bär oss. I alla fall om vi är större än en enstaka foton.

Men en foton, eller åtminstone det kvantmekaniska tillståndet hos en foton, kan faktiskt teleporteras. Det har ett en grupp forskare vid Innsbrucks universitet i Österrike nyligen visat. För allra första gången i världshistorien har de faktiskt lyckats teleportera något från en plats till en annan.

I experimentet förstördes en foton på ett ställe i forskarnas apparatur, samtidigt som en likadan foton dök upp på ett annat ställe, någon meter bort på den optiska bänken. "Likadana" betyder i det här fallet fotoner med samma polarisation, det vill säga deras elektriska fält svänger i samma plan på sin färd genom etern.

Det lyckade experimentet är en god början eftersom just fotonernas, och andra småpartiklars, kvantmekaniska egenskaper varit skälet till att teleportering hittills ansetts omöjlig. Osäkerhetsprincipen, en av kvantfysikens grundlagar, borde inte tillåta teleportering.

Osäkerhetsprincipen innebär att mätresultaten blir allt sämre i takt med att fotonens egenskaper undersöks allt noggrannare. Förklaringen är att mätningen påverkar och förstör fotonen innan den hunnit kartläggas helt. Därmed kan man aldrig få veta tillräckligt mycket om en foton för att kunna göra en identisk replik av den.

Men forskarna har utnyttjat ett kryphål, som Einstein funderade mycket över redan på 1930-talet. Han hade mycket svårt att acceptera följande, märkliga konsekvens av kvantfysiken:

Ibland uppstår två fotoner samtidigt på samma plats. De bildar då ett kvantpar med en uppsättning gemensamma egenskaper, som exempelvis polarisation och rörelsemängd. Men det är omöjligt att säga vilken av de två fotonerna som bär vad av de gemensamma egenskaperna. Det enda man vet är att de kompletterar varandra. Har den ena vertikal polarisation, så har den andra horisontell.

Men det är först när en foton mäts, och därmed förstörs, som dess egenskaper bestäms. Och i samma stund bestäms även den andra fotonens egenskaper. Något som händer den ena fotonen avspeglar sig alltså omedelbart i den andra.

Det märkliga är att de två fotonerna fortsätter att komplettera varandra även om de skiljs åt och rusar mot varsin ände av universum. Det finns kvar en ögonblicklig koppling mellan dem, som är oberoende av tid och avstånd.

De hoptrasslade fotonparet kan sålunda användas som en kanal för överföring av kvantmekaniska egenskaper, exempelvis polarisering. Det är precis vad forskarna i Innsbruck gjort.

Men för att det ska bli fråga om en kontrollerad teleportering krävs att viss information ska föras över från den ena platsen till den andra. Det har forskarna lyckats med genom att använda en tredje, märkt foton.

Denna tredje foton, som ska påverka de två andra, har från början givits den egenskap som ska teleporteras. I experimentet låter man den tredje fotonen para sig med en av fotonerna i kvantparet. Därmed överförs egenskapen, via den första fotonen i paret till den andra. (Läs hur det går till i artikeln härintill).

De sex fysikerna i Österrike har för första visat att det går att överföra egenskaper från en foton på ett ställe till en tvillingfoton någon meter längre bort. En annan grupp forskare har nyligen gjort experiment i Genève där fotonparet håller samman på mer än en mils avstånd. Och ytterligare en forskargrupp i Paris har gjort ett kvantpar av atomer.

När nu isen brutits, och när historiens första teleporteringen genomförts, är det väl bara att skala upp den till människostorlek?

Nej, så enkelt är det förstås inte:
* Man behöver en kvantmekanisk tvilling av just det slag som man vill teleportera, säger Anton Zeilinger, en av forskarna i Innsbruck.
*För att teleportera en bakterie, behöver man ett kvantpar av samma bakterie. Och ingen vet hur man ska göra ett kvantpar av en bakterie, säger Anton Zeilinger.

Ju större partiklarna är desto svårare blir det att framställa ett kvantpar av dem som håller ihop över längre tid och avstånd. Kvantfysikens roll minskar med storleken och ganska snart är det vår vanliga vardagsfysik som tar över.

Kanske är det möjligt att teleportera måttligt komplicerade molekyler. För människor är det i praktiken omöjligt även om kvantfysikens lagar i teorin gäller även för oss.

Kvantteleportering kan den få stor teknisk betydelse inom informationsteknologin. Visionerna är många om vad kvanttekniken kan medföra:

Framtidens kvantdatorer bygger på små partiklar som räknar med alla sina möjliga kvantmekaniska tillstånd samtidigt, inte bara med ettor och nollor. Därmed blir de extremt snabba.

Och datorminnena kommer att bygga på små joner där data lagras i form av kvantmekaniska tillstånd. Informationen teleporteras in i dem från fotoner där data transporteras i kvantform.

De nätverk som överför data kommer att bli såväl snabbare som säkrare. Brus i dåliga ledningar stör inte informationen eftersom meddelandet uppstår först hos mottagaren.

Informationen skyddas hundraprocentigt med kvantkryptering som avslöjar varje försök till avlyssning eller sabotage.

Däremot kommer teleportering som alternativ till tåg och flyg därför även i fortsättningen att höra hemma i science-fictionböcker.
Sorry, captain Kirk.

Anders Wallerius

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer